1 termin

Egzamin z Inżynierii Chemicznej i Bioprocesowej ………………………………………………………… 30-01-2017.
Nazwisko Imię, Nr albumu
Proszę o odpowiedzi na wszystkie elementy poniższych pytao wpisując wymiary fizyczne wg układu SI we
wszystkich miejscach oznaczonych […….]. brak wymiaru fizycznego oznaczyd [1]. Proszę też uwzględnid
symbole innychwielkości, jeśli są potrzebne w odpowiedzi, podad ich nazwy oraz wymiary fizyczne. Proszę
podawad zależności matematyczne, szkice wykresów / funkcji oraz minimalną, niezbędną ilośd „tekstu” !
1.1. Wyjaśnid prawo Daltona oraz (graficznie) pojęcia: ciśnienia absolutnego / nadciśnienia /
podciśnienia oraz podad znane,alternatywne wymiary fizyczne tego parametru (?)
5
1.2. Naszkicowad schemat ideowy tzw. pompy strumieniowej („wodnej”). Opisad zastosowanie prawa
Bernouli’egodo obliczenia wartości podciśnienia (próżni), jaką można uzyskad na wlocie do
pompy strumieniowej zasilanej strumieniem masowym M [……..] płynem o gęstości ρ […….];
Średnica przewodu doprowadzającego płyn wynosi d1[……], nadciśnienie doprowadzanej wody
wynosi ΔP1 *………….+, a średnica minimalna strumienia płynu wynosi d2 […….], przy czym,d1>> d2;
10
2.1. Zilustrowad w sposób graficzny i napisad prawo lepkości Newtona oraz opisad jegosens fizyczny,
podając nazwy i wymiary wielkości wchodzących w skład tego prawa;
5
2.2. Przez przewód rurowy o średnicy wewnętrznej d *….+ jest przetłaczany płynrzeczywisty o gęstości
ρ [………], lepkości dynamicznejη*………….+, z masowym natężeniem przepływu M[………]. Podad
sposób obliczenia wartośd średniej prędkości przepływu płynu u [……] w tym przewodzie;
2.3. Opisad metodykę wyznaczenia współczynnika oporu λ […..]z zastosowaniem równania D’Arcy –
Weisbacha dla różnego charakteru ruchu płynu w tym przewodzie w funkcji wartości V [……….],
wyznaczonej na podstawie M oraz średnicy przewodu d [………..] i gęstości płynu ρ [………] 10
2.4. Podad sposób obliczenia / wyznaczenia współczynnika oporu przepływu …….. *…….+ oraz wartości
oporu przepływu ………. *………….+ w przewodzie wg p. 2.3., jeśli przewód ma długośd L […..], jest
ułożony poziomo; Należy przyjąd, że ruch płynu ma charakter burzliwy, inaczej mówiąc
……..……………………………………….., a przewód ma chropowatą ścianę wewnętrzną ;
10
3.1. Naszkicowad przykład kolumny z warstwą porowatą oraz podad zasadę i zależności
matematyczne, sens fizyczny i wymiary wielkości fizycznych stosowanych do obliczania –
współczynnika oporu λ *………+ oraz oporu przepływu………. *………………+ w wypełnionej kolumnie o
średnicydc […………], o wysokości warstwy porowatej Lc [……] , przez którą płynie płyn o gęstości
ρ[…………] oraz o lepkości kinematycznej ν *…….…..+, z natężeniem przepływu V [………]; Kolumna
jest wypełniona kształtowym wypełnieniem typu pierścienia Rashiga, o porowatości ε oraz o
wymiarach elementów wypełnienia : dz [………](średnica zewnętrzna)/ dw [……….] (średnica
wewnętrzna) / h [………..] (wysokośd);
10
3.2. Wyjaśnid „sens fizyczny” poniższych pojęd dla warstwy porowatej wypełnionej ziarnistym
wypełnieniem katalitycznym o wewnętrznie porowatych ziarnach jednakowych pod względem
wielkości, o kulistym kształcie,o średniej wielkości ziaren dp […….]oraz o porowatości wewnątrzziarnowej
εw/z[……..]i porowatości międzyziarnowejεm/z[……..].
5
4. Z jakim natężeniem przepływu (wypływu) V [………… ] będzie wypływała ze zbiornika woda o
gęstości ρ[…………] z dolnego kródca o średnicy d [……..], gdy w zbiorniku jest utrzymywany stały
poziom na wysokości h […..] nad poziomem dolnego kródca , współczynnik kształtu strumienia
wynosi ϕ=0.8 [……]; Można zaniedbad lepkośd wody (?)
5
1
5.1. Należy przetłoczyd (przepompowad) V *……+ płynu o gęstościρ *………..+ i lepkości kinematycznej ν
*……….+ w okresie czasu τ *………+ z cysterny samochodowej
do zbiornika retencyjnego
znajdującego się na dachu hali na wysokości H *……….+ nad poziomem dolnym cysterny.
Dysponujemy przewodem o długości L *…..+ oraz o średnicy wewnętrznej d *…..+. na wylocie z
cysterny znajduje się zawór o oporze miejscowym ξ1 *………+, a na wlocie do zbiornika na dachu –
drygi zawór o oporze miejscowym ξ2 *……..+. Zaproponowad algorytm (procedurę) obliczenia
oporu przepływu ΔP *………….+ podczas przetłaczania płynu, gdy można przyjąd, ze ruch płynu ma
wyraźny charakter burzliwy; Określid jaką co najmniej moc N *……….+ oraz jaką moc powinna mied
pompa tłocząca ciecz, w warunkach p. 5.1., gdy sprawnośd pompy wynosi f *………+ (?)
20
6. Określid w sposób ogólny na jaką odległośd zostaną przeniesione cząstki o średnicy dp *……+ oraz
o gęstości
ρs*…….…..+, z komina o wylocie na wysokości H
[….…] nad powierzchnią ziemi, gdy
wieje wiatr z prędkością średnią u *………….+, powietrze ma temperaturę t [oC], ciśnienie
atmosferyczne wynosi 760 mmHg (1Atm). Należy założyd, ze ruch cząstek w kierunku pionowym,
tzn.w kierunku powierzchni Ziemi ma charakter laminarny.
10
7. Naszkicowad schemat ideowy instalacji do dwustopniowej ekstrakcji współprądowej
(„równoległej”) w układzie ciecz – ciecz (L-L) oraz wyznaczyd orientacyjny skład ekstraktów oraz
rafinatów z poszczególnych stopni, dla ekstrakcji etanolu (C) z roztworu w tri-chloro-etanie („tri”)
(A) do wody (B), gdy „surówka” jest roztworem 50% etanolu w „tri” oraz w każdym stopniu
ekstrakcji stosunek surówki do ekstrahentu wynosi - 1:2; Należy korzystad z poniższego wykresu
pomocniczego (równowagi ekstrakcyjne dla układu woda – etanol – tri :
10
2
8.1. Naszkicowad schemat budowyoraz oznaczyd symbolicznie strumienie i parametry fizyczne
mediów wprowadzanych / wyprowadzanych do/z jednobiegowego płaszczowo – rurowego
wymiennika ciepła służącego do podgrzewania wody w przestrzeni wewnątrz-rurowej za
pomocą nasyconej pary wodnej, złożonego z n *……+ rur o średnicy wewnętrznejdw *…….+,
zewnętrznej dz *…….+, i o długości L *…..+ oraz wyposażonego w tzw. garnek kondensacyjny.
5
8.2. Zaproponowad zasadę obliczania współczynnika wnikania ciepła w wewnątrz-rurowej przestrzeni
tego wymiennika ciepła, gdy, w przestrzeni wewnątrz-rurowej ma miejsce podgrzewanie V
*………+ wody od temperatury t1*….+ do t2 *…..+, za pomocą pary grzejnej o ciśnieniu P *…….+
temperaturze tp*……..+ oraz o cieple parowania/kondensacji r *…………+. Przyjąd, że średnia
temperatura wewnętrzna ścianki rurek po stronie podgrzewanej wody wynosi tp – 5K oraz, że
ruch wody w przestrzeni wewnątrz-rurowej wymiennika ciepła ma charakter wyraźnie burzliwy;
10
8.3. Zaproponowad sposób obliczania powierzchni wymiany ciepła F *……..] tego wymiennika oraz
liczby rur n, gdy grubośd ścianki rur wynosi d *…..+, a współczynnik przewodzenia ciepła przez
ścianę rur wymiennika ciepła λ*……..+. Można przyjąd, że grubośd oraz krzywizna ścianki rurek
wymiennika ciepła jest niewielka, tzn. można zastosowad zależności obliczeniowe dla ścianki
płaskiej.
10
9.1. Naszkicowad schemat budowy mieszalnika z mieszadłem turbinowym. Nazwad elementy
składowe i opisad ich funkcje; Opisad pojęcia oraz podad zależności matematyczne stosowane dla
charakterystyki ruchu płynu w mieszalniku z jednołopatkowym mieszadłem propelerowym o
średnicy łopatek d [………..] i o prędkości obrotowej n […………]
5
9.2. Pojęcie indeksu mieszania oraz metodyka doświadczalnego wyznaczania wartości tego
parametru.
10
10. Wyjaśnid pojęcie „fluidyzacja” oraz określid zastosowania fluidyzacji. Podad i wyjaśnid przebieg
zależności oporu przepływu przez statyczną ziarnistą warstwę porowatą od minimalnego
przepływu płynu do momentu uzyskania „aktywnej” warstwy fluidalnej.
10
150
3